關於地球磁場的來源，早期歷史上曾有來自北極星的傳說，但是到公元17世紀初就已經認識到地球本身就是一個巨大的磁體，不過當時仍不清楚地球磁場是怎樣產生的。隨著科學的發展，對於地球磁場觀測和地球結構的研究不斷增多和深入，對地球磁場的來源先後提出了10多種學說。這裡按照歷史的先後對一些各有一定根據或設想的地球磁場來源學說作簡單介紹：(1)永磁體學說，是最早提出的一種學說，認為地球內部存在巨大的永磁體，由這永磁體產生地球磁場，但後來認識到地球內部溫度很高，不可能存在永磁體；(2)內部電流學說，認為地球內部存在巨大的電流，形成巨大電磁體產生地球磁場，但是既未觀測到這種巨大電流，而且巨大電流也會很快衰減，不會長期存在；(3)電荷旋轉學說(公元1900年，簡寫作1900)，認為地球表面和內部分別分佈著符號相反、數量相等的電荷，由地球自轉而形成閉合電流，由此電流產生磁場，但這學說缺乏理論和實驗基礎；(4)壓電效應學說(1929)，認為在地球內部物質在超高壓力下使物質中的電荷分離，電子在這樣的電場中運動而產生電流和磁場。但理論計算出這樣的磁場僅有地磁場的約千分之一(10-3)；(5)旋磁效應學說(1933)，認為地球內的強磁物質旋轉可以產生地球磁場，但這種旋磁效應產生的磁場只有地球磁場的大約千億分之一(10-11)；(6)溫差電效應學說(1939)，認為地球內部的放射性物質產生的熱量，使熔融物質發生連續的不均勻對流，這樣產生溫差電動勢和電流，由此電流產生地球磁場，但理論估計也同地球磁場不符合；(7)發電機學說(1946－1947)，認為是地球內部的導電液體在流動時產生穩恆的電流，由這電流產生地球磁場；(8)旋轉體效應學說(1947)，是根據少數天體觀測得到的經驗規律，認為具有角動量的旋轉物體都會產生磁矩，因而產生磁場。這一學說需要使用一無科學根據的常數，5年後又被提出這一學說的科學家根據精密的實驗結果加以否定了；(9)磁力線扭結學說(1950)，認為在地球磁場磁力線的張力特性和地核的較差自轉，會使原始微弱的地球磁場放大，由此產生地球磁場；(10)霍爾效應學說(1954)，認為在地球內部由於溫度不均勻產生的溫差電流和原始微弱磁場的同時使用下，會由霍爾效應產生霍爾電動勢和霍爾電流，由此產生地球磁場；(11)電磁感應學說(1956)，認為由太陽的強烈磁活動通過帶電粒子的太陽風到達地球後，會通過地球內部的電磁感應和整流作用產生地球內部的電流，由此產生地球磁場。在這些學說中，只有發電機學說(又稱磁流體發電機學說)在觀
圖5 地球內部構造與
地球磁場示意圖
測、實驗和理論研究上得到較多的證認，是目前研究和應用較多的地球磁場學說。但是由於地球內部結構較複雜，影響地球磁場的因素又很多，因此這方面的觀測、實驗和理論等方面的研究仍需要不斷地進行。圖5是地球內部構造與地球磁場的示意圖，地球從外到內分為地殼層(岩石層)、地幔層、外地核層和內地核層。地殼主要為硅-鋁氧化物和硅-鎂氧化物等，地幔層主要為鐵-鎂硅酸鹽和鐵的氧化物和硫化物，外地核層和內地核層主要為鐵(約90％)和鎳(約10％)金屬，外地核層呈液態，內地核層呈固態。從地殼層到內地核層，溫度越來越高，壓力也越來越大。地球磁場主要產生在液態金屬的外地核層。
關於地球磁場反向的學說，也有近10種，主要有非偶極型磁場變化學說(1964)，無規磁場起伏學說(1968)，地核流體對流對稱性變化學說(1969)，地核流體對流區分佈變化學說(1969)，地核三偶極型磁場學說(1969)，偶極型磁場變化學說(1971)，雙偶極型磁場學說(1975)，銀河星系旋臂干擾學說(1974)，地外天體撞擊學說(1987)等。前7種地球磁場反向學說來自地球內部，可稱為內源說，後2種地球磁場反向學說來自地球以外天體的干擾或撞擊，可稱為外源說。
從以上的介紹可以看出，不論是地球磁場及相關磁現象的研究和應用，還是地球磁場和地球磁場反向的來源的學說，內容都是很豐富的，有的方面在科學意義上或是在應用價值上還是十分重要的。 |
